高三物理二轮复习 专题二 力与直线运动课件.ppt

专题二力与直线运动 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 锁定考点 高效突破 阅卷评析 剑指满分 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 一 匀变速运动的几个重要规律及解题方法1 匀变速运动的几个推论 1 x at2 即任意相邻相等时间内的位移之差相等 x x2 x1 x3 x2 at2 可以推导出xm xn m n at2 2 解题方法 1 逆向法 逆着原来的运动过程考虑 匀减速可看做反向匀加速处理 2 追赶模型分析法 对两物体追赶或两物体叠放相对运动分析时 关键是分别画出各自的运动过程草图 列式时关键是先找出两组关系式 位移关系式 速度关系式 3 全程法 全过程中 若加速度不变 虽然有往返运动 但可以全程列式 如类竖直上抛运动 此时要注意各矢量的方向 即正负号 4 图像法 v t图线中的斜率表示加速度 面积 表示位移 x t图线中的斜率表示速度 3 v t图像提供的信息 二 应用牛顿运动定律解决问题的方法1 瞬时分析法 牛顿第二定律的合力与加速度存在同时刻对应关系 与这一时刻前后的力无关 1 轻绳和坚硬的物体所产生的弹力可以突变 2 弹簧和橡皮绳连有物体时 弹力不能突变 但如果弹簧或橡皮绳被剪断 其弹力将立即消失 2 合成法 物体只受两个力 互成角度 时 可直接画平行四边形 对角线既是合力方向 也是加速度方向 3 正交分解法 在考虑各个力分解时 也要考虑加速度的分解 建立坐标系时尽量减少矢量的分解 4 程序法 全过程中 有几段不同的过程 加速度或合力不同 时 要按顺序分段分析 三 连接体问题处理方法1 加速度相同的连接体问题 一般先采用整体法求加速度或外力 如还要求连接体内各物体相互作用的内力时 再采用隔离法求解 2 加速度不同的连接体问题 一般采用隔离法并利用牛顿第二定律求解 锁定考点 高效突破 考点一 匀变速直线运动的规律及应用 备选例题 2015郑州市第一次质检 据英国 每日邮报 报道 英式触式橄榄球球员赫普顿斯托尔在伦敦成功挑战地铁速度 他从 市长官邸站 下车 在下一地铁站 景隆街站 顺利登上刚下来的同一节车厢 已知地铁列车每次停站时间 从车门打开到关闭的时间 为ta 20s 列车加速和减速阶段的加速度为a 1m s2 运行过程的最大速度为vm 72km h 假设列车运行过程中只做匀变速和匀速运动 两站之间的地铁轨道和地面道路都是平直的且长度相同 两站间的距离约为x 400m 赫普顿斯托尔出站和进站共用时tb 30s 问 1 他在地面道路上奔跑的平均速度至少多大 思路探究 1 从赫普顿斯托尔下车到再一次上同一节车厢 列车运行过程可分为哪几个时间段 答案 若两站之间距离很长 列车运行过程可分为五个时间段 下车时停留时段ta 列车加速时段t1 列车匀速时段t匀 列车减速时段t1 列车再次停留时段ta 若两站之间距离很短 则缺少列车匀速时段t匀 剩下四个时段 答案 1 8m s 2 郑州地铁一号线最小站间距离约为x 1000m 地铁列车每次停站时间为ta 45s 按赫普顿斯托尔的奔跑速度 在郑州出站和进站最短共需用时tb 60s 列车参数和其他条件相同 试通过计算判断 若赫普顿斯托尔同样以上述平均速度在地面道路上奔跑 能否在这两个车站间挑战成功 思路探究 2 赫普顿斯托尔出站和进站的时间tb能不能算入他在地面道路上奔跑的时间 答案 tb不能算入他在地面道路上奔跑的时间 答案 2 见解析 通关演练 1 自由落体规律的应用 2015山东理综 距地面高5m的水平直轨道上a b两点相距2m 在b点用细线悬挂一小球 离地高度为h 如图 小车始终以4m s的速度沿轨道匀速运动 经过a点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下 小车运动至b点时细线被轧断 最后两球同时落地 不计空气阻力 取重力加速度的大小g 10m s2 可求得h等于 a 1 25mb 2 25mc 3 75md 4 75m a 2 运动图像的理解和应用 2015赣州一模 甲 乙两质点在同一时刻 从同一地点沿同一方向做直线运动 质点甲做初速度为零 加速度大小为a1的匀加速直线运动 质点乙做初速度为v0 加速度大小为a2的匀减速直线运动至速度减为零保持静止 甲 乙两质点在运动过程中的位置 x 速度 v 图像如图所示 虚线与对应的坐标轴垂直 1 请在x v图像中 指出图线a表示哪个质点的运动 并求出质点乙的初速度v0的大小 解析 1 图线a表示甲质点的运动 质点乙位移为0时对应的速度为初速度v0 由题图可知v0 6m s 答案 1 甲6m s 答案 2 2m s21m s2 2 求质点甲 乙的加速度大小a1 a2 3 匀变速直线运动多过程问题的分析和计算 2015太原一模 接连发生的马航mh370失事和台湾复兴航空客机的坠毁 使人们更加关注飞机的安全问题 假设飞机从静止开始做匀加速直线运动 经时间t0 28s 在速度达到v0 70m s时驾驶员对发动机的运行状态进行判断 在速度达到v1 77m s时必须做出决断 可以中断起飞或继续起飞 若速度超过v2 80m s就必须起飞 否则会滑出跑道 已知从开始到离开地面的过程中 飞机的加速度保持不变 1 求正常情况下驾驶员从判断发动机运行状态到做出决断中止起飞的最长时间 解析 1 设飞机加速过程的加速度为a1 允许驾驶员做出决断中止起飞的最长时间为 t v0 a1t0 v1 v0 a1 t 解得 t 2 8s 答案 1 2 8s 答案 2 2080m 2 若在速度达到v2时 由于意外必须停止起飞 飞机立即以4m s2的加速度做匀减速运动 要让飞机安全停下来 求跑道的最小长度 方法总结匀变速运动的解题方法及步骤 1 匀变速直线运动常用的解题方法 考点二 恒力作用下的直线运动 典例 审题突破 规范解答 1 在0 2s时间内 a和b的受力如图所示 其中f1 n1是a与b之间的摩擦力和正压力的大小 f2 n2是b与c之间的摩擦力和正压力的大小 方向如图所示 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1 1n1n1 mgcos f2 2n2n2 n1 mgcos 规定沿斜面向下为正方向 设a和b的加速度分别为a1和a2 由牛顿第二定律得mgsin f1 ma1mgsin f2 f1 ma2n1 n1 f1 f1 联立并代入题给条件得a1 3m s2a2 1m s2 答案 1 3m s21m s2 答案 2 4s 2 a在b上总的运动时间 以例说法用运动学公式和牛顿第二定律解题的步骤 题组训练 1 多物体在恒力作用下的直线运动 2015上饶三模 多选 如图所示 光滑水平面上放着质量为m的木板 木板的上表面粗糙且左端有一个质量为m的木块 现对木块施加一个水平向右的恒力f 木块与木板由静止开始运动 经过时间t分离 下列说法正确的是 a 若仅增大木板的质量m 则时间t增大b 若仅增大木块的质量m 则时间t增大c 若仅增大恒力f 则时间t增大d 若仅增大木块与木板间的动摩擦因数 则时间t增大 bd 2 恒力作用下的多过程直线运动 2015新乡 平顶山 许昌三市联考 将一个小圆环瓷片保持环面平行地面从高处由静止释放 小瓷片直接撞击地面而不被摔坏的最大释放高度为hm 若将该圆环瓷片套在圆柱体的上端 瓷片可沿圆柱体下滑 但瓷片和圆柱体间的滑动摩擦力是瓷片重力的 倍 1 如图所示 现将该装置从下端距地面h高处由静止释放 瓷片撞击地面时速度最大且恰好不被摔坏 已知瓷片 圆柱体与瓷片下落过程中均受空气阻力的作用 空气阻力恒为其自身重力的k倍 k 1 重力加速度为g 圆柱体与地面碰撞后速度立即变为零且保持竖立 求 1 瓷片直接撞击地面而不被摔坏时 瓷片着地的最大速度vm 2 圆柱体的长度l 3 重力和电场力作用下的直线运动 2014安徽理综 如图所示 充电后的平行板电容器水平放置 电容为c 极板间的距离为d 上极板正中有一小孔 质量为m 电荷量为 q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落 穿过小孔到达下极板处速度恰为零 空气阻力忽略不计 极板间电场可视为匀强电场 重力加速度为g 求 1 小球到达小孔处的速度 2 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量 3 小球从开始下落运动到下极板处的时间 考点三 变力作用下的直线运动 典例 2014全国新课标理综 2012年10月 奥地利极限运动员菲利克斯 鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下 经过4分20秒到达距地面约1 5km高度处 打开降落伞并成功落地 打破了跳伞运动的多项世界纪录 取重力加速度的大小g 10m s2 1 若忽略空气阻力 求该运动员从静止开始下落至1 5km高度处所需的时间及其在此处速度的大小 思路探究 1 忽略空气阻力 运动员做什么特征的运动 答案 忽略空气阻力 运动员从静止开始下落做自由落体运动 2 实际上 物体在空气中运动时会受到空气的阻力 高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f kv2 其中v为速率 k为阻力系数 其数值与物体的形状 横截面积及空气密度有关 已知该运动员在某段时间内高速下落的v t图像如图所示 若该运动员和所带装备的总质量m 100kg 试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数 结果保留1位有效数字 思路探究 2 由v t图像可知 运动员最后做什么特征的运动 答案 分析图像可知 运动员最后做匀速直线运动 速度约为v 360m s 以例说法变力作用下直线运动问题注意点 1 一定要注意变力大小的判定 变力大小变化情况可以根据给定的函数表达式 根据弹簧长度的变化 根据v t f t a t图像的变化特征来确定 2 当出现 最大速度 稳定运动 及 收尾速度 时 其隐含的条件是运动物体在此时的合力 或加速度 为零 题组训练 1 变化静电力中的直线运动 2014安徽理综 一带电粒子在电场中仅受静电力作用 做初速度为零的直线运动 取该直线为x轴 起始点o为坐标原点 其电势能ep与位移x的关系如图所示 下列图像中合理的是 d 2 变化磁场力中的直线运动 多选 如图所示 两平行导轨ab cd竖直放置在匀强磁场中 匀强磁场方向竖直向上 将一根金属棒pq放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触 现在金属棒pq中通以变化的电流i 同时释放金属棒pq使其运动 已知电流i随时间的关系为i kt k为常数 k 0 金属棒与导轨间存在摩擦 则下面关于棒的速度v 加速度a随时间变化的关系图像中 可能正确的有 ad 3 与弹簧相关的直线运动 2015郑州市第一次质量预测 如图 甲 所示 一轻质弹簧的下端固定在水平面上 上端叠放着两个质量均为m的物体a b 物体b与弹簧拴接 弹簧的劲度系数为k 初始时两物体处于静止状态 现用竖直向上的拉力f作用在物体a上 使物体a开始向上做加速度为a的匀加速运动 测得两个物体的v t图像如图 乙 所示 设重力加速度为g 则 a 施加外力的瞬间 a b间的弹力大小为m g a b a b在t1时刻分离 此时弹簧弹力恰好为零c 弹簧恢复到原长时 物体b的速度达到最大值d b与弹簧组成的系统的机械能先逐渐增加 后保持不变 a 解析 在施加外力的瞬间 弹簧的弹力f弹 2mg 设a b间的弹力大小为fab 对物体b有f弹 fab mg ma 得出fab m g a 故选项a正确 在t1时刻 a b分离 但有竖直向上的加速度 此时弹簧弹力大于mg 故选项b错误 当弹簧弹力等于物体b的重力时 物体b不再加速 速度达到最大值 故选项c错误 对于b与弹簧组成的系统 由于a对b的压力做负功 则系统的机械能是减小的 a b脱离后保持不变 故选项d错误 考点四 牛顿运动定律与图像的综合应用 典例 2015全国新课标理综 多选 如图 a 一物块在t 0时刻滑上一固定斜面 其运动的v t图线如图 b 所示 若重力加速度及图中的v0 v1 t1均为已知量 则可求出 a 斜面的倾角b 物块的质量c 物块与斜面间的动摩擦因数d 物块沿斜面向上滑行的最大高度 图 a 图 b 思路探究 由v t图像可得到哪些信息 答案 可求出物块上滑和下滑过程加速度的大小以及滑块上滑的最大距离 答案 acd 以例说法求解动力学图像问题的基本思路 题组训练 1 a t图像的理解和应用 2015洛阳市统考 如图 甲 所示 一个质量为3kg的物体放在粗糙水平地面上 从零时刻起 物体在水平力f作用下由静止开始做直线运动 在0 3s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图 乙 所示 则 a f的最大值为12nb 0 1s和2 3s内物体加速度的方向相反c 3s末物体的速度最大 最大速度为8m sd 在0 1s内物体做匀加速运动 2 3s内物体做匀减速运动 c c 3 v t图像的理解和应用 2015沧州市质量监测 如图 甲 所示 一物块放在粗糙的水平面上 从t 0时刻开始 以一定的初速度向左运动 同时在物块上加一斜向右上的恒力f的作用 f与水平方向的夹角 37 物块的质量为2kg 物块与地面间的动摩擦因数 0 5 物块向左运动的v t图像如图 乙 所示 已知cos37 0 8 sin37 0 6 g取10m s2 求 1 拉力f的大小 答案 1 28n 2 物块再回到t 0时刻的位置时的速度v1大小 3 若在t 0 5s时拉力的方向不变 大小改变 要使物块再回到t 0时刻的位置时速度大小和t 0时刻的速度大小相等 则拉力f